2.5G和3G移动电话改善发送效率的新型方案

引言
随着第三代移动通信(3G)时代的临近，手机设计人员正忙于开发新的方案，以解决高速数据传输所带来的一系列新问题。其中，最主要的问题集中在软件、屏幕技术、数据处理带宽以及电池寿命等方面。
 这些问题在在第二代（2G）只有话音和低速数据功能的手机中，还不是如此严峻，并且允许采用一些简单和廉价的方案进行折衷或弥补。一个典型的例子就是功放，典型的2G手机中用于发送信号的功率放大器(PA)是由电池直接驱动的，效率虽不是最佳,但非常简单。
而在3G手机中，最关键的是,高速数据传送要求具有更高的带宽和发送功率.因此，为保持足够长的电池工作时间，就必须要采用更先进和效率更高的方案。
一种解决方法那就是采用一种高度专门化设计的DC-DC降压变换器MAX1820来驱动PA,.这是当今越来越广泛受到蜂窝电话制造商们青睐的一种方案。
 
降压变换器MAX1820改善发送效率的设计方案
由MAX1820组成的改善手机2.5G和3G发送效率配置方案图示于图1。

图1  应用MAX1820降压变换器改善2.5G和3G手机发送效率方案框图(1MHz脉宽调制降压变换器)
从图中可看出,实际上是在电池与WCDMA功率放大器(PA)中嵌入MAX1820降压型开关调节器，它也是组成了1MHz脉宽调制降压转换器, 其PWM开关频率为1MHz。
从图1中可以清楚地看出，利用MAX1820这样的高效率开关调节器能动态地调整WCDMA功率放大器(PA)的供电电压，并使其跟随功放(PA)的发送功率而变化，又其刚好能满足射频信号的幅度要求.,从而既可以提高电源的利用率，又减少功率浪费。采用开关调节器高效率地实现这种调节，在峰值发送功率以外的任何工作条件下，都可大幅度地节省电池功率,见图2所示。

图2  与用电池直接驱动功放的方案相比较，采用MAX1820后明显降低了手机电池的电流，尤其是在该率最高的低发送功率时节点效果更为明显
因为峰值功率只有在手机远离基站/或数据传送时需要。从总体来讲，这种方案的省电效果是非常显著的。如果功放的供电电压能够在一个足够宽的范围内高效率地动态调节，那么，就有可能采用固定增益的线性功放，省掉目前广泛应用于2G电话的偏置控制。
那末MAX1820降压变换器用的是什么技术能实现省电并提高手机发送效率?也就是说该设计方案的技术可行性是什么?这是需要在下面说明的.
该问题,实际上重点是从系统性能的角度,对特殊用途的MAX1820降压变换器有些什么样的特殊性能作一分析, 从而优化配置的论证也显而易见了。
为便于理解，现首先应该研究一下作为负载的功放及其特性见图3。

图3 固定增益的双极型WCDMA功率放大器的典型负载曲线中有一个明显的阻性成分，电源电压和电流会从最低的0.4V/30mA(12mW)变化到最高的3.4V/600mA(2040mW)
它由一个主要蜂窝电话商制造提供,表示一个双极工艺的固定增益WCDMA功率放大器的负载曲线。在峰值发送功率时，功率需要3.4V的供电电压，并消耗掉300mA到600mA的电流。在最低发送功率时，也就是当靠近基站并且只发送话音时，功放仅吸取30mA的电流和0.4V到1V的电源电压。对应的功放消耗功率分别为2040mW（最大值）和12mW（最小值）。
针对具有此类负载特性的功放,要对降压变换器进行优化并非易事. 而MAX1820 WCDMA蜂窝电话降压型变换器能满足这种要求。
MAX1820特殊性能：